EP3046718A1 - Verfahren zur laserbearbeitung sowie bearbeitungsmaschine - Google Patents

Verfahren zur laserbearbeitung sowie bearbeitungsmaschine

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EP3046718A1
EP3046718A1 EP14766162.3A EP14766162A EP3046718A1 EP 3046718 A1 EP3046718 A1 EP 3046718A1 EP 14766162 A EP14766162 A EP 14766162A EP 3046718 A1 EP3046718 A1 EP 3046718A1
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EP
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laser
processing
interface
tool
machining
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Christian Compera
Markus Flik
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Homag GmbH
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Homag Holzbearbeitungssysteme GmbH
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B23K26/0673—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into independently operating sub-beams, e.g. beam multiplexing to provide laser beams for several stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/16—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by wave energy or particle radiation, e.g. infrared heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/30—Organic material
    • B23K2103/36—Wood or similar materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/30—Organic material
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Definitions

  • the present invention relates to a method for laser processing and a processing machine for processing workpieces, which preferably consist of wood, wood-based materials or a combination thereof.
  • machining of workpieces made of wood or wood-like materials is usually by means of CNC
  • processing machines which have one or more laser units for processing workpieces.
  • EP 1 790 447 A1 relates to a method and a device for processing plate-shaped workpieces, which workpieces have a first layer, which preferably consists essentially of wood, wood-based materials or the like, and a second layer which is harder than the first layer ,
  • the second layer is first removed by means of a laser, wherein the at least one laser and the plate-shaped workpieces are moved relative to each other.
  • at least a portion of the first layer is removed by means of a chip-removing tool, in particular a milling cutter, wherein the abraded. Section of the first Layer adjacent to the removed portion of the second layer.
  • DE 299 24 727 Ul showing a machine tool for workpiece machining with cutting tools and a laser beam.
  • headstock here as a laser beam source to the central axis of the headstock laterally offset ND-jack laser is arranged, from which a laser beam generated there via a beam guide channel to a laterally arranged on the cutter head laser head with a scanner system for focusing the laser beam and its leadership on a workpiece surface is directed.
  • a layered material removal can be realized.
  • a machining e.g. a milling or drilling tool are used in the work spindle.
  • the shaft and / or an assembly attached to the shaft have a cavity at least in sections, and the radiation device is arranged such that the radiation extends at least in sections within the cavity.
  • the aim of the present invention is to provide a method and a processing machine with which laser energy used for processing workpieces can be used more variably.
  • the subject-matter of claim 1 provides a method which meets these requirements. Further embodiments are listed in the dependent claims.
  • the central idea of the present invention is to provide a method and a processing machine using a laser source, and to make available the energy provided by the laser source for various processing operations.
  • the mentioned processing operations may be an eroding or separating processing. Alternatively, it may also be provided to activate an adhesive layer of a coating material with the energy provided by the laser beam, or to heat a portion of a workpiece or a coating material. The latter can be used to change the material properties, and thus prepare the workpiece or the coating material for a subordinate processing.
  • the present invention relates to a method for processing, for example, plate- or strip-shaped workpieces, which preferably consist of wood, wood-based materials, plastics or the like.
  • the method comprises the following steps: performing a first processing with a first laser processing tool accommodated in an interface on a workpiece, adjusting the laser power density, in particular at the point of processing, for a second
  • a laser processing tool performing a second processing with the second laser processing tool, wherein the second processing is different from the first processing.
  • the first and second processes are preferably selected from a cutting process, an activation of an adhesive, a boring process, a welding treatment and a clipping processing.
  • the first and second laser machining tools are used on the same workpiece, so that the first machining and the second machining are performed on this workpiece.
  • an adhesive of an edge material is activated by means of laser energy, and the edge material are glued to a narrow surface of this workpiece.
  • the edge protruding at one end of the workpiece is then cut using laser energy.
  • the aforementioned adjustment of the laser power density comprises in particular a change of the laser power density and / or the optical parameters, in particular focusing. Accordingly, the laser power density in the processing area is tuned to a specific processing. For example, higher performance is required for parting operations than activating an adhesive on a coating material.
  • the first processing after completion of the first processing, the first
  • the present invention is further directed to a processing machine which is suitable for carrying out the above-mentioned methods.
  • the machine tool on: a workpiece support for receiving and possibly holding workpieces during processing, an interface and a recorded on it
  • a laser processing tool and a laser source and a laser guide path for guiding the laser energy provided by the laser source from the laser source to the laser processing tool.
  • the machine is characterized by comprising a laser power density adjustment unit to adjust the laser power density available for processing.
  • Said interface is preferably attached to a guide device, in particular a portal or a boom. Accordingly, the laser processing tool received at the interface can be traversed.
  • the laser source is preferably a diode laser, a fiber laser, a solid-state laser or an Nd-YAG laser.
  • the laser guide path preferably has a beam splitter and / or beam splitter with which the laser beam can be directed to different interfaces via different laser guide path arms.
  • a laser source can be used to provide a laser energy for processing at different sections of a processing machine.
  • the interface takes a laser beam aggregate, an aggregate for processing a coating material, for example activating a Adhesive layer of a coating material, a
  • Laser drilling unit a laser welding unit or a
  • Each of the mentioned aggregates is preferably interchangeable in the interface, whereby the variability of the machine is significantly increased.
  • the processing machine may comprise a machining tool, in particular a milling cutter or drill, in an assembly. This can be integrated during the machining of a workpiece in the machining process with the laser machining tool, so that the processing capabilities of the machine are increased.
  • the workpiece support in one embodiment of the present invention, includes vacuum cups to hold a workpiece.
  • a belt or roller conveyor is provided to achieve relative movement between the laser processing tool and the workpiece.
  • another energy source may be provided which is selected from the group consisting of laser, infrared source, ultrasound source, magnetic field source, microwave source, plasma source, and fumigation source.
  • This energy source can interact with the laser processing tools, or pretreat or post-treat the area to be machined with them.
  • pretreatment For example, the area to be machined with the laser processing tools is preheated, for example.
  • a temperature can be adjusted and adjusted via the laser processing tools after processing . be kept within a defined range.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a
  • the processing machine comprises a laser source 1, which conducts a laser energy via a laser guide path 2.
  • a beam switch 3 is provided, with which the laser beam in a first laser guide path arm 2a or a second
  • Laser guide path arm can be steered.
  • the first laser guide path arm 2a is connected to an interface 4 at which a
  • Laser processing tool 5a is added. Furthermore, several laser processing tools 5b-5d are shown in FIG. 1, which are held in a change system and can be loaded into the interface 4.
  • a second interface 6 is provided, which is supplied from the beam splitter 3 via the second laser guide path arm 2b with the energy of the laser beam produced in the laser source 1.
  • a further laser processing tool 7 is added.
  • a first processing with the laser processing tool 5a can be performed with the processing machine shown. Subsequently, the laser processing tool 5a is removed from the interface 4, and replaced by another laser processing tool 5b-5d. Since that
  • Laser processing tool 5b-5d performs a processing opposite to the laser processing tool 5a, Before use, the laser power density is adjusted, in particular changed. Subsequently, a second processing is performed with the laser processing tool 5b-5d, which second processing is different from the first processing.
  • the respective laser processing tool has a signature with which the adjustment of the laser power density is detected when switching to the interface, and is set by the processing machine.
  • Laser processing tool 7 are switched. Since both tools usually perform a different processing, the laser power density is adjusted, in particular changed before using the other laser processing tool. ,

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Laserbearbeitung sowie eine Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken, die bevorzugt aus Holz, Holzwerkstoffen oder einer Kombination hiervon bestehen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Durchführen einer ersten Bearbeitung mit einem in einer Schnittstelle (4) aufgenommenen ersten Laserbearbeitungswerkzeug (5a) an einem Werkstück, Justieren der Laserleistungsdichte für ein zweites Laserbearbeitungswerkzeug (5b-5d, 7) zur Durchführung einer zweiten Bearbeitung, Durchführen der zweiten Bearbeitung mit dem zweiten Laserbearbeitungswerkzeug (5b-5d, 7), wobei sich zweite Bearbeitung von der ersten Bearbeitung unterscheidet.

Description

Verfahren zur Laserbearbeitung sowie Bearbeitungsmaschine
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Laserbearbeitung sowie eine Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken, die bevorzugt aus Holz, Holzwerkstoffen oder einer Kombination hiervon bestehen.
Stand der Technik
Das Bearbeiten von Werkstücken aus Holz oder holzähnlichen Werkstoffen wird üblicherweise mittels CNC-
Bearbeitungsmaschinen mit spanabnehmenden Werkzeugen durchgeführt. Dabei sind Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 20 m/Minute üblich.
Ferner sind Bearbeitungsmaschinen bekannt, die zur Bearbeitung von Werkstücken ein oder mehrere Laseraggregate aufweisen .
Beispielsweise betrifft die EP 1 790 447 AI ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, welche Werkstücke eine erste Schicht aufweisen, die bevorzugt im Wesentlichen aus Holz, Holzwerkstoffen oder dergleichen besteht, sowie eine zweite Schicht, die härter ist als die erste Schicht. Gemäß' diesem Verfahren wird zunächst die zweite Schicht mittels eines Lasers abgetragen, wobei der mindestens eine Laser und die plattenförmigen Werkstücke relativ zueinander bewegt werden. Anschließend wird mindestens ein Abschnitt der ersten Schicht mittels eines spanabnehmenden Werkzeugs, insbesondere eines Fräsers, abgenommen, wobei der abgetragene. Abschnitt der ersten Schicht benachbart zum abgetragenen Abschnitt der zweiten Schicht gelegen ist.
Ferner ist die DE 299 24 727 Ul bekannt, die eine Werkzeugmaschine für die Werkstückbearbeitung mit spanenden Werkzeugen und einem Laserstrahl zeigt. Auf dem Spindelstock ist hierbei als Laserstrahlquelle ein zur Mittelachse des Spindelstocks seitlich versetzter ND-Jack-Laser angeordnet, von dem ein dort erzeugter Laserstrahl über einen Strahlführungskanal zu einem seitlich am Fräserkopf angeordneten Laserkopf mit einem Scannersystem zur Fokussierung des Laserstrahls und dessen Führung über eine Werkstückoberfläche geleitet wird. Auf diese Weise kann beispielsweise ein schichtweiser Materialabtrag realisiert werden. Zur Durchführung einer spanenden Bearbeitung kann z.B. ein Fräs- oder Bohrwerkzeug in die Arbeitsspindel eingesetzt werden.
Aus der DE 10 2011 002 696 AI ist eine weitere Vorrichtung bekannt, die zum Bearbeiten von beispielsweise Holzwerkstoffen betrifft, mit einer Strahlungseinrichtung zum Erzeugen und/oder Übertragen einer Strahlung und einer Spindeleinheit mit einer in einem Wellenlagerabschnitt drehbaren Welle sowie einer Aufnahme für
Bearbeitungswerkzeuge und/oder Bearbeitungsaggregate. Die Welle und/oder ein an die Welle angebrachtes Aggregat weisen zumindest abschnittsweise einen Hohlraum auf, und die Strahlungseinrichtung ist derart angeordnet, dass die Strahlung zumindest abschnittsweise■ innerhalb des Hohlraums verläuft .
Gegenstand der Erfindung
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Bearbeitungsmaschine bereitzustellen, mit denen zur Bearbeitung von Werkstücken verwendete Laserenergie variabler eingesetzt werden kann. Der Gegenstand des Anspruchs 1 stellt ein Verfahren bereit, das diese Anforderungen erfüllt. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Bearbeitungsmaschine unter Einsatz einer Laserquelle vorzusehen, und die durch die Laserquelle bereitgestellte Energie für verschiedene Bearbeitungsvorgänge nutzbar zu machen.
Bei den genannten Bearbeitungsvorgängen kann es sich um eine abtragende bzw. trennende Bearbeitung handeln. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, eine Haftmittelschicht eines Beschichtungsmaterials mit der durch den Laserstrahl bereitgestellten Energie zu aktivieren, oder einen Abschnitt eines Werkstücks oder eines Beschichtungsmaterials zu erwärmen. Letzteres kann zum Einsatz kommen, um die Materialeigenschaften zu ändern, und somit das Werkstück bzw. das Beschichtungsmaterial für eine nachrangige Bearbeitung vorzubereiten.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten von beispielsweise platten- oder leistenförmigen Werkstücken, die bevorzugt aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen oder dergleichen bestehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Durchführen einer ersten Bearbeitung mit einem in einer Schnittstelle aufgenommenen ersten Laserbearbeitungswerkzeug an einem Werkstück, Justieren der Laserleistungsdichte, insbesondere am Punkt der ■ Bearbeitung, für ein zweites
Laserbearbeitungswerkzeug, Durchführen einer zweiten Bearbeitung mit dem zweiten Laserbearbeitungswerkzeug, wobei sich die zweite Bearbeitung von der ersten Bearbeitung unterscheidet . Auf diese Weise wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem unterschiedliche Laserbearbeitungen durchgeführt werden können, ohne zusätzliche Laserquellen für verschiedene Bearbeitungsvorgänge vorzusehen. Dies erhöht die Flexibilität innerhalb eines Produktionsprozesses ohne die Kosten zu steigern .
Die erste und zweite Bearbeitung sind bevorzugt ausgewählt aus einer Schneidbearbeitung, einem Aktivieren eines Haftmittels, einer Bohrbearbeitung, einer Schweißbearbeitung und einer Kappbearbeitung.
Bevorzugt wird das erste und zweite Laserbearbeitungswerkzeug am gleichen Werkstück eingesetzt, sodass die erste Bearbeitung und die zweite Bearbeitung an diesem Werkstück durchgeführt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise an einem Werkstück in einem ersten Schritt ein Haftmittel eines Kantenmaterials mittels Laserenergie aktiviert, und das Kantenmaterial an einer Schmalfläche dieses Werkstücks aufgeleimt werden. In einem zweiten .Schritt wird dann die an einem Ende des Werkstücks überstehende Kante unter Einsatz von Laserenergie gekappt.
Das zuvor genannte Justieren der Laserleistungsdichte umfasst insbesondere ein Ändern der Laserleistungsdichte und/oder der optischen Parameter, insbesondere Fokussieren. Demnach wird die Laserleistungsdichte im Bearbeitungsbereich auf eine bestimmte Bearbeitung abgestimmt. Beispielsweise sind bei trennenden Bearbeitungsvorgängen höhere Leistungen erforderlich als beim Aktivieren eines Haftmittels auf einem Beschichtungsmaterial .
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach Beenden der ersten Bearbeitung das erste
Laserbearbeitungswerkzeug aus der Schnittstelle entnommen, und das weitere Laserbearbeitungswerkzeug in die Schnittstelle eingewechselt. Auf diese Weise kann durch die genannte Wechselbarkeit die Variabilität des Verfahrens erhöht werden, ohne separat angeordnete und ggf. getrennt bewegbare Laserbearbeitungswerkzeuge bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung ist ferner auf eine Bearbeitungsmaschine gerichtet, die zur Durchführung der oben genannten Verfahren geeignet ist. Dabei weist die Bearbeitungsmaschine auf: eine Werkstückauflage zum Aufnehmen und ggf. Halten von Werkstücken während der Bearbeitung, eine Schnittstelle und ein daran aufgenommenes
Laserbearbeitungswerkzeug, sowie eine Laserquelle und einen Laserführungspfad zum Führen der durch die Laserquelle bereitgestellten Laserenergie von der Laserquelle zum Laserbearbeitungswerkzeug. Die Maschine zeichnet sich dadurch aus, dass diese eine Laserleistungsdichte-Justiereinheit umfasst, um die zur Bearbeitung zur Verfügung stehende Laserleistungsdichte zu justieren.
Die genannte Schnittstelle ist bevorzugt an einer Führungseinrichtung, insbesondere einem Portal oder einem Ausleger, angebracht. Demnach kann das an der Schnittstelle aufgenommene Laserbearbeitungswerkzeug verfahren werden.
Bei der Laserquelle handelt es sich bevorzugt um einen Diodenlaser, einen Faserlaser, einen Festkörperlaser oder einen Nd-YAG-Laser .
Der Laserführungspfad weist bevorzugt eine Strahlweiche und/oder Strahlteiler auf, mit der der Laserstrahl über unterschiedliche Laserführungspfad-Arme zu unterschiedlichen Schnittstellen geleitet werden kann. Auf diese Weise kann eine Laserquelle genutzt werden, um an unterschiedlichen Abschnitten einer Bearbeitungsmaschine eine Laserenergie für eine Bearbeitung bereitzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt die Schnittstelle ein Laserstrahlaggregat, ein Aggregat zur Aufbereitung eines Beschichtungsmaterials, beispielsweise Aktivieren einer Haftmittelschicht eines Beschichtungsmaterials , ein
Laserbohraggregat, ein Laserschweißaggregat oder ein
Laserkappaggregat auf. Jedes der genannten Aggregate ist bevorzugt in die Schnittstelle einwechselbar, wodurch die Variabilität der Maschine deutlich erhöht wird.
Zusätzlich zum genannten Laserbearbeitungswerkzeug kann die Bearbeitungsmaschine ein spanend bearbeitendes Werkzeug, insbesondere einen Fräser oder Bohrer, in einem Aggregat umfassen. Dieser kann bei der Bearbeitung eines Werkstücks in den Bearbeitungsvorgang mit dem Laserbearbeitungswerkzeug integriert werden, so dass die Bearbeitungsmöglichkeiten der Bearbeitungsmaschine erhöht werden.
Die Werkstückauflage umfasst in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Vakuumsauger, um ein Werkstück halten zu können. In anderen Varianten der vorliegenden Erfindung ist ein Band- oder Rollenförderer vorgesehen, um eine Relativbewegung zwischen dem Laserbearbeitungswerkzeug und dem Werkstück zu erreichen.
Zusätzlich zu den Laserbearbeitungswerkzeugen kann eine weitere Energiequelle vorgesehen sein, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Laser, Infrarotquelle, Ultraschallquelle, Magnetfeldquelle, Mikrowellenquelle, Plasmaquelle, und Begasungsquelle. Diese Energiequelle kann mit den Laserbearbeitungswerkzeugen zusammenwirken, oder den mit diesen zu bearbeitenden Bereich vor- oder nachbehandeln. Im Falle des Vorbehandelns . wird der mit den Laserbearbeitungswerkzeugen zu bearbeitende Bereich bspw. vorgewärmt. Bei der Nachbehandlung kann eine Temperatur nach der Bearbeitung durch die Laserbearbeitungswerkzeuge gezielt eingestellt und über . einen definierten Bereich gehalten werden . Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Bearbeitungsmaschine .
Bevorzugte Ausführungsformen
Die Bearbeitungsmaschine umfasst eine Laserquelle 1, die eine Laserenergie über einen Laserführungspfad 2 leitet. Im Bereich des Laserführungspfades 2 ist eine Strahlweiche 3 vorgesehen, mit der der Laserstrahl in einen ersten Laserführungspfad-Arm 2a oder einen zweiten
Laserführungspfad-Arm gelenkt werden kann.
Der erste Laserführungspfad-Arm 2a ist mit einer Schnittstelle 4 verbunden, an der ein
Laserbearbeitungswerkzeug 5a aufgenommen ist. Ferner sind in Fig. 1 mehrere Laserbearbeitungswerkzeuge 5b-5d dargestellt, die in einem Wechselsystem vorgehalten werden und in die Schnittstelle 4 eingewechselt werden können.
Im Bereich der Bearbeitungsmaschine ist eine zweite Schnittstelle 6 vorgesehen, die ausgehend von der Strahlweiche 3 über den zweiten Laserführungspfad-Arm 2b mit der Energie des in der Laserquelle 1 hergestellten Laserstrahls versorgt wird. In der Schnittstelle 6 ist ein weiteres Laserbearbeitungswerkzeug 7 aufgenommen.
Somit kann mit der gezeigten Bearbeitungsmaschine eine erste Bearbeitung mit dem Laserbearbeitungswerkzeug 5a durchgeführt werden. Anschließend wird das Laserbearbeitungswerkzeug 5a aus der Schnittstelle 4 entnommen, und durch ein anderes Laserbearbeitungswerkzeug 5b-5d ersetzt. Da das
Laserbearbeitungswerkzeug 5b-5d eine gegenüber dem Laserbearbeitungswerkzeug 5a andere Bearbeitung durchführt, wird vor dessen Einsatz die Laserleistungsdichte justiert, insbesondere geändert. Nachfolgend wird eine zweite Bearbeitung mit dem Laserbearbeitungswerkzeug 5b-5d durchgeführt, welche zweite Bearbeitung sich von der ersten Bearbeitung unterscheidet.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass das jeweilige Laserbearbeitungswerkzeug eine Signatur aufweist, mit der das Justieren der Laserleistungsdichte beim Einwechseln in die Schnittstelle erkannt, und durch die Bearbeitungsmaschine eingestellt wird.
Alternativ zu einem Wechsel des Laserbearbeitungswerkzeugs 5a ist es auch möglich, den Laserstrahl über die Strahlweiche 3 in den zweiten Laserführungspfad-Arm 2b zu leiten, und somit das Laserbearbeitungswerkzeug 7 mit Energie zu versorgen. Auf diese Weise kann flexibel zwischen dem
Laserbearbeitungswerkzeug 5a und dem
Laserbearbeitungswerkzeug 7 umgeschaltet werden. Da beide Werkzeuge üblicherweise eine unterschiedliche Bearbeitung durchführen, wird vor Einsatz des jeweils anderen Laserbearbeitungswerkzeugs die Laserleistungsdichte justiert, insbesondere geändert. .
Wird ein C02-Laser bei einer Schneidbearbeitung für eine Schneidtiefe von 3mm in einer HDF-Platte mit Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 30 m/min, so können bei einer Laserleistung von 1500W und einem runden Spotdurchmesser auf dem Werkstück von 0,3mm (Fläche Spotbereich = 0,00071cm2) eine Laserleistungsdichte von 2.122.066 W/cm2 erreicht werden. Wird wiederum durch Einwechseln eines anderen Laserbearbeitungswerkzeuges ein rechteckiger Spotdurchmesser auf dem Werkstück von 5x15mm (Fläche Spotbereich = 0,75cm2) gewählt, so wird bei gleicher Laserleistung eine Laserleistungsdichte von 2.000W/cm2 erreicht. Diese kann beispielsweise zum Aktivieren eines Haftmittels auf einem Kantenband genutzt werden. Im Bereich der Schnittstelle für das
Laserbearbeitungswerkzeug wird eine niedrigere
Laserleistungsdichte gewählt. Dies bedeutet, dass die Optik im Bereich der Schnittstelle breiter ausgelegt ist als der Laserführungspfad. Auf diese Weise wird die Schnittstelle unempfindlicher gegenüber Fremdkörpern, die sich in einer staubigen Umgebung auf dieser ablagern können.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Bearbeiten von insbesondere platten- oder leistenförmigen Werkstücken, die beispielsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, welches Verfahren die Schritte umfasst:
Durchführen einer ersten Bearbeitung mit einem in einer Schnittstelle (4) aufgenommenen ersten
Laserbearbeitungswerkzeug (5a) an einem Werkstück,
Justieren der Laserleistungsdichte für ein zweites Laserbearbeitungswerkzeug (5b-5d, 7) zur Durchführung einer zweiten Bearbeitung,
Durchführen der zweiten Bearbeitung mit dem zweiten Laserbearbeitungswerkzeug (5b-5d, 7), wobei sich zweite Bearbeitung von der ersten Bearbeitung unterscheidet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Bearbeitung ausgewählt sind aus einer Schneidbearbeitung, einem Aktivieren eines Haftmittels, einer Bohrbearbeitung, einer
Schweißbearbeitung und einer Kappbearbeitung.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bearbeitung und die zweite Bearbeitung an einem gleichen Werkstück durchgeführt werden.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Justieren der Laserleistungsdichte ein Ändern der Laserleistung und/oder der optischen Parameter, insbesondere Fokussieren umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beenden der ersten Bearbeitung das erste Laserbearbeitungswerkzeug (5a) aus der Schnittstelle (4) entnommen, und das zweite Laserbearbeitungswerkzeug (5b-5d) in die Schnittstelle eingewechselt wird.
Bearbeitungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Bearbeitungsmaschine aufweist: eine Werkstückauflage zum Aufnehmen und ggf. Halten, insbesondere auch zum Transportieren von Werkstücken während der Bearbeitung, eine Schnittstelle (4, 6) sowie ein daran aufgenommenes ein Laserbearbeitungswerkzeug, eine Laserquelle (1) sowie einen Laserführungspfad (2) zum Führen der durch die Laserquelle bereitgestellten Laserenergie von der Laserquelle zum
Laserbearbeitungswerkzeug (5a, 7), dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine eine Laserleistungsdichte- Einstelleinheit umfasst, um die zur Bearbeitung zur Verfügung stehende Laserleistungsdichte zu justieren.
Bearbeitungsmaschine gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (4, 6) an einer Führungseinrichtung, insbesondere einem Portal oder Ausleger, angebracht ist.
8. Bearbeitungsmaschine gemäß einem Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle ein Diodenlaser, Faserlaser, Festkörperlaser, insbesondere Nd-YAG-Laser oder Gas-Laser, insbesondere C02-Laser ist.
9. Bearbeitungsmaschine gemäß einem Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserführungspfad (2) eine Strahlweiche (3) und/oder Strahlteiler (3) aufweist, mit der der Laserstrahl über unterschiedliche
Laserführungspfad-Arme (2a, 2b) zu unterschiedlichen Schnittstellen (4, 6) geleitet werden kann.
10. Bearbeitungsmaschine gemäß einem Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle ein
Laserschneidaggregat, ein Aggregat zur Aufbereitung eines Beschichtungsmaterials , ein Laserbohraggregat, ein Laserschweißaggregat oder ein Laserkappaggregat
aufnimmt .
11. Bearbeitungsmaschine gemäß Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das Aggregat in die Schnittstelle einwechselbar ist.
12. Bearbeitungsmaschine gemäß einem Ansprüche 6-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine ein
Aggregat, insbesondere Mehrachsaggregat, mit einem spanend bearbeitenden Werkzeug umfasst, insbesondere einen Fräser oder Bohrer.
13. Bearbeitungsmaschine gemäß einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Werkstückauflage Vakuumsauger oder einen Band - bzw. Rollenförderer umfasst.
EP14766162.3A 2013-09-16 2014-09-12 Verfahren zur laserbearbeitung sowie bearbeitungsmaschine Active EP3046718B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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Publication Number Publication Date
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EP (1) EP3046718B1 (de)
CN (1) CN105682849A (de)
DE (1) DE102013218483A1 (de)
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